Un modelo para nanoconexiones eléctricas

Un modelo para nanoconexiones eléctricas

Las nanoestructuras basadas en carbono ofrecen propiedades nanomecánicas y nanoelectrónicas únicas en cualquiera de sus formas: nanotubos, láminas de grafeno y nanocintas. Estos materiales ordenados en la nano-escala, es decir, en la dimensión de una millonésima de milimetro, son firmes candidatos para formar la base de muchos nano-dispositivos, y su aplicación se viene anunciando tanto en el campo de la conversión de energía como en el de transistores nano-electrónicos. Para el que estos nano-dispositivos tengan aplicación práctica es necesario que tengan una buena conexión con el cableado eléctrico, y es en este aspecto donde investigadores del UPV/EHU, DIPC y CNRS han hecho avances de gran envergadura al estudiar el contacto de estos nano-dispositivos de carbono con átomos de otros elementos.

La composición química del cableado eléctrico es de vital importancia ya que afecta tanto a las propiedades eléctricas como a la geometría de contacto con la nano-estructura de carbono. La influencia de estos dos factores en las propiedades de transporte eléctrico se combinan, y en el estudio se han analizado estos dos parámetros en contactos reducidos al límite atómico ya que en el caso de grandes estructuras es difícil separar su contribución individual.

En el marco de una estrecha colaboración, los investigadores se valieron de una molécula de buckminsterfullereno, compuesta por 60 átomos de carbono formando una especie de balón de fútbol. El grupo experimental liderado por Guillaume Schull en Estrasburgo, fijó esta molécula a la punta de la sonda de un Microscopio de Efecto Túnel. Posteriormente, la sonda con la buckybola de carbono se aproximó con extremada precisión a diferentes átomos hasta crear una conexión robusta. Midiendo sistemáticamente la corriente eléctrica a través de la conexión, los investigadores pudieron medir la eficiencia con la que los átomos de distintos elementos metálicos “inyectan” la corriente eléctrica a la molécula de carbono, encontrando diferencias muy significativas entre distintos elementos.

Las simulaciones realizadas en San Sebastián por el grupo teórico liderado por Thomas Frederiksen, Ikerbasque Research Professor en el DIPC, revelaron un aspecto fascinante e inesperado de estas conexiones diminutas: sus propiedades eléctricas y mecánicas son un modelo válido para estudiar conexiones a materiales de carbono a meso y macroescala.

Estos resultados, publicados en Nature Communications, marcan un precedente y asientan las bases para encontrar conexiones extremamente eficientes en un futuro próximo. El hallazgo hará posible el estudio de una gran cantidad de metales (así como de aleaciones compuestas por dos o tres átomos metálicos diferentes) permitiendo la clasificación sistemática de su capacidad para inyectar electrones en estos dispositivos electrónicos emergentes basados en carbono.

Referencia:

Frederiksen T., Foti G., Scheurer F., Speisser V. & Schull G. (2014). Chemical control of electrical contact to sp(2) carbon atoms., Nature communications, PMID:

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

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